DE3049163A1 - FRONT CONNECTION OF CERAMIC COMPONENTS OF A COMBUSTION AND HEATING DEVICE - Google Patents
FRONT CONNECTION OF CERAMIC COMPONENTS OF A COMBUSTION AND HEATING DEVICEInfo
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Description
Kernforschungsanlage Julien
Gesellschaft mit beschränkter HaftungNuclear Research Facility Julien
Company with limited liability
Stirnseitige Verbindung keramischer Komponenten einer Verbrennungs- und HeizeinrichtungFrontal connection of ceramic components of a combustion and heating device
Die Erfindung bezieht sich auf eine stirnseitige Verbindung keramischer Komponenten einer Verbrennungs- und Heizeinrichtung, deren Komponenten zumindest ein Brennerkopf zur Zufuhr—κοη Brennstoff und Verbrennungsluft zum Brennraum sowie ein dem" Brennraum nachgeschalteter Rekuperator für den Wärmeaustausch zwischen im Brennraum erzeugtem Heißgas und einem aufzuheizenden Medium sind, wobei Brenner und Rekuperator an ihren Stirnseiten Mündungen schlitzförmig ausgebildeter S l-röniungskanäle aufweisen.The invention relates to an end connection of ceramic components of a combustion and heating device, the components of which have at least one burner head for supplying fuel and combustion air to the combustion chamber and a recuperator downstream of the combustion chamber for the heat exchange between the hot gas generated in the combustion chamber and a medium to be heated are, with the burner and recuperator at their end faces Have mouths of slit-shaped S l-röniungskanäle.
Verbrennungs- und Ueizeinrichtungen dieser Art sind sowohl für Industrieöfen als auch für Wärmeerzeuger kleinerer Einheit, für die Heizung von Wohnräumen oder Wohngebäuden oder die Aufbereitung von Warmwasser bestimmt. Dabei wird eine hohe Energierückgewinnung aus den im Brennraum erzeugten Heißgasen angestrebt. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das Heißgas in den Rekuperatoren unter die Taupunkttemperatur abgekühlt wird.Incineration and heating devices are of this type both for industrial furnaces and for heat generators of smaller units, for heating living spaces or residential buildings or the preparation of hot water. There is a high level of energy recovery from the hot gases generated in the combustion chamber. This is especially true possible if the hot gas in the recuperators is cooled below the dew point temperature.
Hierzu werden keramische Verbrennungs-und Heizeinrichtunyen eingesetzt. Ein Heizgerät dieser Art, bei dem ein Brennerkopf mit Brennraum und Rekuperatoren in Strömungsrichtung des erzeugten Heißgases gesehen hintereinander geschaltete Komponenten einer Heizeinrichtung bilden, ist aus Technische Informationen der Kernfofschungsanlage Jülich GmbH, "Keramische Bauelemente für Wärme- und Verfahrenstechnik", 198o, bekannt und wird in einer nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 3o 14 245.1-16 beschrieben. Die Komponenten sind quaderförmig ausgebildet und weisen gleichgroße QuerschniLtsflachen auf. JtJ nach technischem Anwendungszweck werden entsprechend angepaßte Komponenten zu einer Einheit zusammengesetzt.Ceramic combustion and heating devices are used for this purpose used. A heater of this type, in which a burner head with combustion chamber and Recuperators, components connected one behind the other, viewed in the direction of flow of the hot gas generated Form a heating device is from the technical information of the nuclear research facility Jülich GmbH, "Ceramic components for heat and process engineering", 1980, known and becomes in a not previously published German patent application P 3o 14 245.1-16. the Components are cuboid and have cross-sectional areas of the same size. JtJ according to the technical application Adapted components to one unit composed.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Komponenten von keramischen Verbrennungs-und Heizeinrichtungen derart zu gestalten, daß Komponenten in einfachster Weise ohne Beeinträchtigung der Medienführung an den Anschlußstellen miteinander verbindbar sind.The object of the invention is to provide the components of ceramic combustion and heating devices in such a way that components in the simplest Way can be connected to one another at the connection points without impairing the media routing.
Diese Aufgabe wird bei einer keramischen Verbrennungs- und Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch Ί angegebenen Merkmale gelöst. Die Komponenten weisen Anschlußstutzen auf, die als Verlängerungen der äußeren Wände der Komponenten ausgebildet sind und die Mündungen der Strömungskanäle in der Weise überragen, daß beim Verbinden von Komponenten zwischen Ein- und Auslaßöffnungen der Strömungskanäle die Gasver-In the case of a ceramic combustion and heating device, this task becomes the one mentioned at the beginning Kind according to the invention by the in claim Ί specified features solved. The components have connecting pieces that act as extensions of the outer walls of the components are formed and protrude beyond the mouths of the flow channels in such a way that when connecting components between inlet and outlet openings of the flow channels, the gas supply
verteilung und Sl ιöitiunysLülu uiig begünstigende Zwischenräume verbleiben. Die Komponenten werden an den Ansohlußstutzen lösbar miteinander verbunden, beispielsweise mittels die Anschlußstutzen umspannenden, gasdichten >4anschetten, so daß in vorteilhafter Weise gegebenenfalls schadhaft gewordene Komponenten ausgetauscht werden können.Distribution and sl ιöitiunysLülu uiig favoring spaces remain. The components are detachably connected to one another at the connecting sockets, for example by means of gas-tight sleeves that span the connecting sockets, so that any damaged components can advantageously be replaced.
An Brenner und Rekuperator sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Anschlußstutzen derart ausgebildet, daß beim Verbinden von Brenner und Rekuperator zugleich der Brennraum entsteht. Diese Ausbildung des Brennrauins fördert bei Betrieb der Verbrennung!!- und Heizeinrichtung die Verbrennung und die gewünschte Wärmeableitung über die Wände des Brennraums einerseits zum Brennerkopf hin, andererseits zum Rekuperator und erspart eine aufwendige isolierung der Brennraumwände. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Komponenten aus gut wärme leitender- Keramik, zum Beispiel aus Siliziumnitrit,In a further embodiment of the invention, the connecting pieces are of this type on the burner and recuperator designed that when the burner and recuperator are connected, the combustion chamber is created at the same time. This training of the Brennrauins promotes during operation the combustion !! - and heating device the Combustion and the desired heat dissipation via the walls of the combustion chamber on the one hand to the burner head on the other hand to the recuperator and saved a complex insulation of the combustion chamber walls. This is particularly important for Components made of good heat conductive ceramic, for Example made of silicon nitrite,
Die Htfladung wird anhand eines Ausführungsbei-HpKiIs, das in ilet Zeichnung schema tisch wiedergegeben ist, näher urläutert . Ks zeigen im ein-Zc I η«.·η :The loading is carried out on the basis of an execution this is shown schematically in ilet drawing is, explains in more detail. Ks show in a-Zc I η «. · Η:
figur 1, Längsschni ti. einer Heizeinrichtung mit
keramischem Brennerkopf sowie zwei hintereinander geschalteten keramischen Rekuperatoren, gemäß Schittlinie I/I
nach Figur 2.
Figur 2, Querschnitt einer Heizeinrichtung nachFigure 1, longitudinal section. a heating device with a ceramic burner head and two ceramic recuperators connected in series, according to the section line I / I according to FIG. 2.
Figure 2, cross section of a heating device according to
1 (jumäß Sehn i L L 1 i η i e 11/11.1 (jumäß Sehn i L L 1 i η i e 11/11.
Die in der Zeichnung dargestellte Verbrennungsund Heizeinrichtung weist als Komponenten einen keramischen Brennerkopf 1 mit zwei ebenfalls aus Keramik bestehenden Rekuperatoren 2,3 auf. Zwischen Brennerkopf 1 und Rekuperator 2 ist ein Brennraum 4 ausgebildet. Die Komponenten bestehen jeweils aus einem quaderförmigen keramischen Baustein und weisen gleichgroße Querschnitte auf. Im Brennerkopf 1 und in den Rekuperatoren 2,3 verlaufen eine Viel/.iihJ |)iiuil li.'l <)e Lülirlci Sl ι ι >niui)'j:>kiin.'i 1 e mit schlitzlörinitjuni SLröinumjsquerüchni I L , wobei jeweils benachbarte Ströiuunyskanäle von verschiedenen Medien durchströmt werden. Im Brennerkopf 1 sind nebeneinander Strömungskanäle 5 für Brennstoff und Strömungskanäle 6 für Verbrennungsluft angeordnet. Brennstoff und Verbrennungsluft werden dem Brennerkopf 1 über Anschlüsse 7 und 8 zugeführt. Die Strömung skanäle 5 und 6 münden stirnseitig am Brennermund 9 des Brennerkopfes 1 derart, daß Brennstoff und Verbrennungsluft auf der gesamten Brennermundfläche intensiv miteinander vermischt werden und im Brennraum 4 in einer kurzen Verbrennungszone verbrennen.The combustion and heating device shown in the drawing has, as components, a ceramic burner head 1 with two recuperators 2, 3 also made of ceramic. A combustion chamber 4 is formed between the burner head 1 and the recuperator 2. The components each consist of a rectangular ceramic building block and have cross-sections of the same size. In the burner head 1 and in the recuperators 2,3 run a lot / .iihJ |) iiuil li.'l <) e Lülirlci Sl ι ι> niui) 'j:>kiin.'i 1 e with schlitzlörinitjuni SLröinumjsquerüchni IL, where each Adjacent Ströiuunyskanäle be traversed by different media. In the burner head 1, flow channels 5 for fuel and flow channels 6 for combustion air are arranged next to one another. Fuel and combustion air are fed to burner head 1 via connections 7 and 8. The flow channels 5 and 6 open at the end of the burner mouth 9 of the burner head 1 in such a way that fuel and combustion air are intensively mixed with one another over the entire burner mouth surface and burn in the combustion chamber 4 in a short combustion zone.
In den Rekuperatoren 2,3 strömt in Strömungskanälen 1o im Brennraum 4 erzeugtes Heißgas, in Strömungskanäle 11 ein in den Rekuperator 2,3 zu erwärmendes Heizmedium. Im Ausführungsbeispiel wird in den Rekuperatoren 2,3 Wasser erhitzt, das zur Raumheizung genutzt wird.In the recuperators 2,3 flows in flow channels 1o in the combustion chamber 4 generated hot gas, in flow channels 11 to be heated in the recuperator 2,3 Heating medium. In the exemplary embodiment, in the recuperators 2.3 heated water that is used for space heating.
Brennerkopf 1 und Rekuperatoren 2,3 weisen zur Verbindung der einzelnen Komponenten an ihren Stirnseiten jeweils Anschlußstutzen 12 auf, die als Verlängerung von äußeren Wänden 13 der quaderförmigen Komponenten ausgebildet sind. Die Anschlußstutzen 12 überragen jeweils die Mündungen der Strömungskanäle am stirnseitigen Gaseinlaß14 sowie am stirnseitigen Gasauslaß 15 der Komponenten um ein Vielfaches der Wandstärke der Anschlußst litzen . Der dabei, entstehende Zwischenraum zwischen den Mündungen der Strömungskanäle sorgt für eine gleichmäßige Gasverteilung und Strömungsführung. Die Komponenten sind an den Anschlußstutzen 12 lösbar miteinander verbunden, im Ausführungsbeispiel mittels Manschetten 16, die die Anschlußstellen gasdicht umschließen. Falls eine der Komponenten während des Betriebs funktionsuntüchtig wird, ist nach Lösen der Manschetten 16 ein einfaches Auswechseln der Komponenten möglich.Burner head 1 and recuperators 2.3 have to connect the individual components to their End faces each connecting piece 12, which as an extension of outer walls 13 of the cuboid Components are formed. The connecting pieces 12 each project beyond the mouths the flow channels at the front gas inlet 14 and at the front gas outlet 15 of the components stranded by a multiple of the wall thickness of the connection. The resulting gap between the mouths of the flow channels ensures uniform gas distribution and flow guidance. The components are on the connecting pieces 12 releasably connected to one another, in the exemplary embodiment by means of sleeves 16 which enclose the connection points in a gas-tight manner. If a the components become inoperable during operation after loosening the cuffs 16 the components can be exchanged easily.
Dor Anschl ußstutzen 12' des lirennerkopfes 1 und clci ΛΐΐϋΗι I ii/lsl uLxi.-ii 1 2." des RoUuper.i( ot :■; 2 sind derart ausgebildet, daß beim Verbinden von Brenner und Rekuperator der Brennraum 4 gebildet wird. Über die Anschlußstutzen 12' und 12" wird die auf die Wand des Brennraums übertragene Wärme unmittelbar zum Brennerkopf 1 und zum Rekuperator 2 abgeleitet. Dies fördert die Wärmeableitung der im Brennraum erzeugten Wärme, ohne daß eine gesonderteDor connecting piece 12 'of the lirennerkopfes 1 and clci ΛΐΐϋΗι I ii / lsl uLxi.-ii 1 2. " des RoUuper.i (ot: ■; 2 are designed such that the combustion chamber 4 is formed when the burner and recuperator are connected. The heat transferred to the wall of the combustion chamber is dissipated directly to the burner head 1 and to the recuperator 2 via the connecting pieces 12 'and 12 "
Isolation des Brennraums erforderlich ist.Isolation of the combustion chamber is required.
Statt der Rekuperatoren 2,3 , die der Aufheizung von Wasser dienen, sind je nach technischer Anforderung auch andere Rekuperatoren verwendbar, beispielsweise Rekuperatorkomponenten zur Vorerhitzung von Verbrennungsluft- Auch lassen sich Rekuperatoren zur Vorerhitzung von Schadgas Zwischenschalten, das im Brennraum verbrannt werden soll. Die Ausbildung der Komponenten gemäß der Erfindung ermöglicht eine vielfältige Kombination von- Verbrennungs- und lleizeinrichtunyen.Instead of recuperators 2,3, which are used to heat water, are depending on the technical requirements other recuperators can also be used, for example recuperator components for preheating Combustion air recuperators can also be used to preheat harmful gas Interposition that is to be burned in the combustion chamber. The formation of the components according to the invention enables a diverse combination of incineration and lleizeinrichtunyen.
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Claims (1)
Gesellschaft mit beschränkter HaftungNuclear Research Analysis Jülich
Company with limited liability
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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